摘要：在现代测绘领域，信息化应用与现代规划设计理论相辅相成。GIS平台在管线测绘中以其强大的数据管理，空间分析功能优势，为国家基础建设提供了科学依据。信息化手段在管线普查的应用，可以提高普查工作的效率，为管线普查的数据管理与统计分析提供平台。本文在分析国内外城市地下管线管理系统和管网信息平台需求的基础上，通过对比国内外常用的三维GIS平台，总结三款主流GIS软件在城市地下三维管网信息化中的优劣，认为Skyline平台有明显优越的综合表现。
Abstract：In the field of modern surveying and mapping，the application of high technology and modern planning and design theory complement each other.GIS platform provides scientific basis for national infrastructure construction with its powerful data management and spatial analysis function.The application of information technology in the pipeline survey can improve the efficiency of the census work and provide a platform for data management and statistical analysis of the pipeline survey.Based on the analysis of the demand of urban underground pipeline management system and network information platform at home and abroad，this paper summarizes the advantages and disadvantages of three mainstream GIS software in urban underground three-dimensional pipe network informatization by comparing the commonly used 3D GIS platform at home and abroad，and considers that the Skyline platform has obvious superior comprehensive performance.
关键词：地下管网；三维信息化；GIS平台
Keword：pipe network；Three-dimensional information；GIS
1.引言
城市地下管线作为重要的市政基础设施，城市地下管线是城市运行的基本保障。然而，由于城市地下管线权属和管理体制复杂，在城市地下管线管理中存在着地下管线敷设历史资料不全、管线破裂、爆炸、泄露等安全事故频发等诸多的问题[1]。
为解决这些问题，结合计算机三维可视化技术，通过建立地下三维管线模型和采用先进的模型分析算法[2]，从而实现高效、科学合理及安全可靠的二三维一体化展示及分析应用的城市地下三维管网综合管理信息平台，为市政网管规划、报批及审核提供更加直观、立体的工作方式，并提高城市规划的效率，为城市的现代化建设提供技术保障[3-6]。
2.地下管线系统开发平台需求分析
根据地下管线种类繁多、数量庞大、设备众多、隐蔽性强的特点[7]和地下管网管理面临的困境，分析地下管线系统建设的功能需求，有助于开发环境的选型。总结地下综合管网系统的典型建设需求如下：
二三维一体化：二三维一体化技术使二维与三维无缝互容，包括存储一体化、模型一体化、符号一体化、功能一体化等，突破了GIS系统只能展示和查询的瓶颈，推动了三维GIS在业务管理和辅助决策方面，向更深层次应用的升华[8]。
数据编辑与更新：城市管线数据是地下管线管理信息系统的核心与基础，城市地下管网信息系统的建设要求具有针对性的综合管网编辑和更新等处理机制，以保证地下管网数据的现势性。
信息查询统计：针对地下管网的管理要求，根据位置或属性等查询条件，查询特定类型的管线，并以二维或三维方式定位，展示其分布状态，同时以表格形式输出查询统计结果及相关信息。
空间分析：利用空间关系对管线进行分析，包括水平距离、垂直距离、空间距离等的量算分析，以点线面为基础的缓冲区分析，连通性和最短路径的路径分析，横剖面和纵剖面的剖面分析，另外还有施工分析、爆管分析等空间分析。这些空间分析使地下管网系统真正用的起来，提供辅助决策的工具。
信息共享：为在城市规划设计、扩建改施工、应急抢险等工作中发挥辅助作用，解决“信息孤岛”，数据共享率低等问题，地下管网信息系统在设计上应充分考虑到信息共享的需求，提前预留接口，以具备向其他相关信息系统提供数据共享的能力。
3.国内外三维GIS平台在地下管网管理中的应用研究
ArcGIS的优势在于是一款专业、完整的GIS软件，在文件管理与地图操作上表现优秀。支持大多数数据格式且自带数据格式通用，有益于实现共享。缺点是在三维场景渲染的效果和效率上表现较差，缺少缓存的方式对计算机硬件及数据量的大小有严格限制，因此无法高效表现出拥有海量数据的大场景。另外在空间三维分析方面需要借助ArcGIS Engine实现，对开发者的能力有一定要求。因此，采用ArcGIS平台开发地下管网系统时，需要的关键技术包括组件式GIS技术、三维可视化技术及基于图论的关键算法等。
ArcGIS在三维可视化方面无法有效解决海量数据大场景的渲染以及对空间三维分析能力的劣势，且价格昂贵，因此在无完善的技术解决方案情况下，用于研究性的案例较多。
SuperMap平台的特点是具有完善的地下管网解决方案，可对采集所获得的管线信息进行加工处理，将二维数据构建为三维网络数据集，再进行符号化建模处理，快速构建三维管线场景，二三维一体化，在三维空间进行数据呈现。提供基本的属性查询、定位和爆管分析等GIS功能，但需要更专业的空间分析时，需要利用Supermap Object控件进行开发定制，这也是需要解决的关键技术。
SuperMap是性价比较高的轻量级GIS平台，可用于小型城市地下管线系统的建设。缺点是大场景三维渲染速度慢，空间三维分析的可扩展性差，无法适应大型项目的需要。得益于其技术理念上接近真正意义上的二三维一化，其未来发展潜力巨大。
Skyline三维数字地球解决方案已成功应用于数字城市、公安应急、水利、交通、环保、航空、旅游、石油、电力、通信、规划、国土资源、林业、军事国防、房地产等15个行业。可以支持桌面、移动终端、多屏投影等显示终端，可以为每个用户提供量身定做的软件和服务，拥有着超过1000家合作伙伴。目前在国内，Skyline是制作大型真实三维数字景观的首选软件，已在中国数字海洋系统、公安警卫基础工作信息系统、数字深圳三维平台、黄河可视化防汛预案管理系统、数字烟台三维城市规划信息系统等项目中得到较好的应用。
Skyline在局域网的环境下，能够搭建三维地理信息系统[9]。在三维场景展示方面，与Supermap相比的劣势在二三维一化上。采用Skyline开发三维地下管网系统需要解决的关键技术问题则集中在二三维数据展示、分析的联动上。Skyline一般采用.NET平台或者C++，进行二次开发，但是因为Skyline二次开发的门槛较高，且软件接口颗粒度较大，如果进行深入的开发，需要借助其他GIS平台或者直接从底层功能开发，特别是二维数据相关的操作功能开发，如二维数据的编辑、查询、统计、空间分析等，而Skyline的底层源代码开放程度不够，因此二次开发能力较弱。
Skyline可以制作小到城市、大到全球的三维场景大型项目，单由于价格昂贵，主要适合研究经费充足的用户。
表1ArcGIS、SuperMap、Skyline三者特点对照表
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总结
与其他3DGIS平台相比，Skyline在系统上有明显优越的综合表现。Skyline具有强大的空间信息展示功能和海量数据处理能力，可以制作小到城市、大到全球的三维场景[10]，且展示效果美观，渲染高效，飞行漫游运行流畅，具有良好的用户体验。Skyline提供了三维测量及地形分析工具，并支持功能定制，以建立个性化三维地理信息系统。尽管Skyline对二次开发的要求较高，但仍成为大型三维开发者的首选。
参考文献：
[1]赵泽生，刘晓丽.城市地下管线管理中存在的问题及其解决对策[J].城市问题，2013（12 ）：80-83.
[2]郑艳宁.城市三维地下管线管理系统的设计与实现[D].吉林大学，2015.
[3]马波，赵海波.城市地下管线二三维一体化数据库设计研究[J].测绘地理信息，2017，42（3 ）：1-6.
[4]龙慧萍.基于二三维一体化平台的城市综合地下管线信息管理系统建设.测绘与空间地理信息，2015年第9期
[5]李海荣，彭凯.基于GIS的城市给水管网的二三维一体化系统[J].北京测绘，2015，No.125（6 ）：103-106.
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[7]TURNERA.K.Three-Dimensional Modeling with Geoscientific Information System..2007
[8]王洪昌，林富明，李梅.二三维一体化城市综合管网系统设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2016，39（1 ）：82-84.
[9]姚鹏君.基于SkyLine的三维地理信息系统的实现[J].中小企业管理与科技（下旬刊 ）.2009（10 ）
[10]向光.基于Skyline的丽江市三维地理信息系统的设计与实现[D].云南师范大学 2014
作者简介：
房莹莹，女，硕士研究生，测绘工程师，江苏省地质勘查技术院国土规划与信息分院。研究领域：地理信息技术应用。
论文作者:钱志奇,房莹莹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：管线论文; 管网论文; 地下论文; 城市论文; 二三论文; 平台论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第29期论文;